(57)【要約】【課題】  スモーク限界燃料量を正確に求める。【解決手段】  機関運転状態に基づいて要求燃料量を求める。筒内に吸入された吸気ガス中の酸素量である筒内酸素量を求め、スモーク発生量が許容上限量となる燃料量であるスモーク限界燃料量を筒内酸素量に基づいて求める。要求燃料量がスモーク限界燃料量よりも少ないときには要求燃料量だけ燃料を機関に供給し、要求燃料量がスモーク限界燃料量よりも多いときにはスモーク限界燃料量だけ燃料を機関に供給する。排気マニホルド１０からＥＧＲ通路１８内に流入したＥＧＲガス中の酸素量または酸素濃度を求め、ＥＧＲガスがＥＧＲ通路１８内に流入してから吸気管ＩＭ内に流出するまでの遅れを考慮して、ＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内に流出したＥＧＲガス中の酸素量または酸素濃度を求め、このＥＧＲガス中の酸素量または酸素濃度に基づき筒内酸素量を求める。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気通路内の排気ガスを吸気通路内に再循環させるための再循環排気ガス通路を具備し、新気と再循環排気ガスとを含んでなる吸気ガスが筒内に吸入される内燃機関において、機関運転状態に基づいて要求燃料量を求める手段と、筒内に吸入された吸気ガス中の酸素量である筒内酸素量を求める手段と、スモーク発生量が許容上限量となる燃料量であるスモーク限界燃料量を筒内酸素量に基づいて求める手段と、要求燃料量とスモーク限界燃料量とを比較して要求燃料量がスモーク限界燃料量よりも少ないときには要求燃料量だけ燃料を機関に供給し、要求燃料量がスモーク限界燃料量よりも多いときにはスモーク限界燃料量だけ燃料を機関に供給する手段と、を具備し、前記筒内酸素量を求める手段が、排気通路から再循環排気ガス通路内に流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求め、該流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度に基づき、再循環排気ガス通路から吸気通路内に流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求め、該流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度に基づき筒内酸素量を求めるようにした燃料供給制御装置。
【請求項２】
前記筒内酸素量を求める手段が、再循環排気ガスが再循環排気ガス通路内に流入してから吸気通路内に流出するまでの遅れを考慮して前記流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求めるようにした請求項１に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項３】
前記筒内酸素量を求める手段が、前記流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を逐次求めて記憶しておき、再循環排気ガスが排気通路から再循環排気ガス通路内に流入し再循環排気ガス通路内を流通して吸気通路内に流出するまでの遅れと、前記記憶されている前記流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度とに基づき、前記流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求めるようにした請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【請求項４】
前記筒内酸素量を求める手段が、前記流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を逐次求めて記憶しておき、再循環排気ガスが排気通路から再循環排気ガス通路内および吸気通路内を順次流通して筒内に吸入されるまでの遅れと、前記記憶されている前記流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度とに基づき、前記流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求めるようにした請求項２に記載の内燃機関の燃料供給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の燃料供給制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多量の空気のもとで少量の燃料が燃焼するたとえば圧縮着火式内燃機関では、機関に供給される燃料の量に応じて機関出力が定まり、このため機関への供給燃料量を多くすれば機関出力を大きくすることができる。ところが、機関への供給燃料量が多くなるにつれて、発生するスモークの量が多くなる。そこで、スモーク発生量が許容上限量となる燃料量であるスモーク限界燃料量を求め、このスモーク限界燃料量を越えないように機関への供給燃料量を制御する内燃機関が従来より知られている。
【０００３】
スモークの発生には筒内に存在する酸素が大きく関与しており、上述したスモーク限界燃料量は筒内に吸入されたガス中の酸素量ないし空気量に依存する。一方、一般的な圧縮着火式内燃機関では、機関に再循環排気ガスが供給されるようになっており、したがって筒内には新気と再循環排気ガスとを含んでなる吸気ガスが吸入される。この場合、再循環排気ガス中にも酸素ないし空気が残存しているので、筒内には新気と再循環排気ガス中の残存空気とが吸入されることになる。そこで、筒内に吸入された新気の量と、筒内に吸入された再循環排気ガス中の残存空気量との合計である総新気量を算出し、この総新気量に基づいてスモーク限界燃料量を算出する内燃機関が公知である（特許文献１参照）。この特許文献１では、再循環排気ガス中の残存空気の割合（ＫＯＲ）を一定として総新気量を算出している（特許文献１の［００５９］等参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３５５４９３号公報
【特許文献２】特開平９−２４２５９５号公報
【特許文献３】特開平１１−１５９４０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
再循環排気ガス中の残存空気の割合は筒内から排気通路内に排出された排気ガス中の残存空気の割合に依存し、この割合は空気過剰率に依存する。しかしながら、空気過剰率は必ずしも一定に維持されるものではなく、そうすると、上述の特許文献１ではスモーク限界燃料量を正確に算出することができないおそれがある。算出されたスモーク限界燃料量が正規のものよりも多いときにはスモーク発生量が許容上限量を越え、少ないときには機関出力が要求出力よりも低く抑えられることになる。
【０００６】
そこで本発明は、スモーク限界燃料量を正確に求めることができる内燃機関の燃料供給制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するために１番目の発明によれば、排気通路内の排気ガスを吸気通路内に再循環させるための再循環排気ガス通路を具備し、新気と再循環排気ガスとを含んでなる吸気ガスが筒内に吸入される内燃機関において、機関運転状態に基づいて要求燃料量を求める手段と、筒内に吸入された吸気ガス中の酸素量である筒内酸素量を求める手段と、スモーク発生量が許容上限量となる燃料量であるスモーク限界燃料量を筒内酸素量に基づいて求める手段と、要求燃料量とスモーク限界燃料量とを比較して要求燃料量がスモーク限界燃料量よりも少ないときには要求燃料量だけ燃料を機関に供給し、要求燃料量がスモーク限界燃料量よりも多いときにはスモーク限界燃料量だけ燃料を機関に供給する手段と、を具備し、前記筒内酸素量を求める手段が、排気通路から再循環排気ガス通路内に流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求め、該流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度に基づき、再循環排気ガス通路から吸気通路内に流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求め、該流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度に基づき筒内酸素量を求めるようにしている。
【０００８】
また、２番目の発明によれば１番目の発明において、前記筒内酸素量を求める手段が、再循環排気ガスが再循環排気ガス通路内に流入してから吸気通路内に流出するまでの遅れを考慮して前記流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求めるようにしている。
【０００９】
また、３番目の発明によれば２番目の発明において、前記筒内酸素量を求める手段が、前記流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を逐次求めて記憶しておき、再循環排気ガスが排気通路から再循環排気ガス通路内に流入し再循環排気ガス通路内を流通して吸気通路内に流出するまでの遅れと、前記記憶されている前記流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度とに基づき、前記流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求めるようにしている。
【００１０】
また、４番目の発明によれば２番目の発明において、前記筒内酸素量を求める手段が、前記流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を逐次求めて記憶しておき、再循環排気ガスが排気通路から再循環排気ガス通路内および吸気通路内を順次流通して筒内に吸入されるまでの遅れと、前記記憶されている前記流入した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度とに基づき、前記流出した再循環排気ガス中の酸素量または酸素濃度を求めるようにしている。
【発明の効果】
【００１１】
スモーク限界燃料量を正確に求めることができ、したがってスモーク発生量が許容上限量を越えるのを阻止しつつ大きな機関出力を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明を圧縮着火式内燃機関に適用した場合を示している。しかしながら、火花点火式内燃機関に本発明を適用することもできる。
【００１３】
図１を参照すると、機関本体１はたとえば４つの気筒１ａを有する。各気筒１ａはそれぞれ対応する吸気枝管２を介して共通のサージタンク３に連結され、サージタンク３は吸気ダクト４を介して可変ノズル式排気ターボチャージャ５のコンプレッサ５ａに連結される。吸気ダクト４内には電気制御式又は負圧制御式のアクチュエータ６により駆動されるスロットル弁７が配置され、吸気ダクト４周りにはコンプレッサ５ａから吐出された新気を冷却するための冷却装置８が配置される。コンプレッサ５ａの入口には吸気導入管９が連結される。
【００１４】
また、各気筒１ａは排気マニホルド１０および排気管１１を介して排気ターボチャージャ５の排気タービン５ｂに連結され、排気タービン５ｂの出口は排気管１２を介して触媒コンバータ１３に連結される。触媒コンバータ１３はたとえばパティキュレートフィルタと、パティキュレートフィルタ上に担持された触媒とを具備する。触媒コンバータ１３の出口には排気管１４が連結される。
【００１５】
各気筒１ａの燃焼室内には燃料噴射弁１５が配置され、これら燃料噴射弁１５は共通の燃料蓄圧室すなわちコモンレール１６を介して吐出量可変な電気制御式燃料ポンプ１７に連結される。コモンレール１６にはコモンレール１６内の燃料圧を検出するための燃料圧センサ（図示しない）が取り付けられており、燃料圧センサの出力信号に基づいてコモンレール１６内の燃料圧が目標燃料圧となるように燃料ポンプ１７の吐出量が制御される。
【００１６】
さらに図１を参照すると、排気マニホルド１０とサージタンク３とは再循環排気ガス（以下、ＥＧＲと称す）通路１８を介して互いに連結される。ＥＧＲ通路１８内には電気制御式ＥＧＲ制御弁１９が配置され、ＥＧＲ通路１８周りにはＥＧＲガスを冷却するための冷却装置２０が配置される。ＥＧＲ制御弁１９の開弁割合は実際のＥＧＲ率（後述する）が目標のＥＧＲ率になるように制御される。
【００１７】
なお、本明細書では、各気筒の吸気弁、スロットル弁７、およびＥＧＲ制御弁１９により囲まれた通路部分を吸気管ＩＭと称している。この場合、ＥＧＲ制御弁１９が開弁されると、排気マニホルド１０内の排気ガスがＥＧＲ通路１８内に流入し、ＥＧＲ通路１８内を流通した後に吸気管ＩＭ内に流出し、新気とＥＧＲガスとを含んでなる吸気ガスが吸気管ＩＭ内に形成され、この吸気ガスがシリンダ内に吸入される。
【００１８】
電子制御ユニット３０はデジタルコンピュータからなり、双方向性バス３１によって互いに接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）３２、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）３３、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）３４、バックアップＲＡＭ（Ｂ−ＲＡＭ）３５、入力ポート３６および出力ポート３７を具備する。スロットル弁７と冷却装置８間の吸気ダクト４には吸気管ＩＭ内に流入する新気の温度を検出するための温度センサ４０が取り付けられ、サージタンク３には吸気管ＩＭの圧力を検出するための圧力センサ４１が取り付けられる。また、吸気導入管９には吸気導入管９内を流通する新気の質量流量を検出するためのエアフローメータ４２が取り付けられる。さらに、アクセルペダル（図示しない）にはアクセルペダルの踏み込み量に比例した出力電圧を発生する踏み込み量センサ４３が接続される。これらセンサ４０，４１，４２，４３の出力電圧は対応するＡＤ変換器３８を介して入力ポート３６にそれぞれ入力される。さらに、入力ポート３６にはクランクシャフトがたとえば１０°回転する毎に出力パルスを発生するクランク角センサ４４が接続される。ＣＰＵ３４ではこの出力パルスに基づいて機関回転数が算出される。一方、出力ポート３７は対応する駆動回路３９を介してアクチュエータ６、燃料噴射弁１５、燃料ポンプ１７、およびＥＧＲ制御弁１９にそれぞれ接続される。
【００１９】
図１に示される内燃機関では、要求燃料量ＱＦＤＭＤが機関運転状態、たとえばアクセルペダルの踏み込み量ＡＣＣおよび機関回転数ＮＥに基づいて算出される。この要求燃料量ＱＦＤＭＤは図２に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００２０】
要求燃料量ＱＦＤＭＤはたとえば機関出力トルクを要求トルクに一致させるのに必要な燃料量である。ところが、要求燃料量ＱＦＤＭＤだけ機関に供給すると、多量のスモークが発生するおそれがある。すなわち、シリンダ内に存在する酸素量を一定にしたときの各気筒への供給燃料量ＱＦとスモーク発生量ＱＳＭとの関係を表す図３からわかるように、供給燃料量ＱＦが多くなるにつれてスモーク発生量ＱＳＭが多くなり、供給燃料量ＱＦがスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴを越えるとスモーク発生量ＱＳＭが許容上限量ＱＳＭＵＬよりも多くなる。
【００２１】
そこで本発明による各実施例では、スモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴを求め、要求燃料量ＱＦＤＭＤがスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴよりも多いときには各気筒への供給燃料量ＱＦをスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴに制限するようにしている。その結果、スモーク発生量ＱＳＭが許容上限量ＱＳＭＵＬを越えることがない。
【００２２】
スモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴはシリンダ内に吸入された吸気ガス中の酸素量であるシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ（たとえばグラム）に依存することが判明している。本発明による第１実施例では、スモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴをシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬおよび機関回転数ＮＥの関数として予め実験により求めておき、図４に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶している。
【００２３】
スモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴを正確に求めるためにはシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬを正確に求める必要がある。次に、図５から図９を参照しつつ本発明による第１実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬの算出方法を説明する。
【００２４】
本発明による第１実施例では、シリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬが次式（１）に基づいて算出される。
【００２５】
ＭＯＸＣＹＬ＝ＭＣＹＬ・ＣＯＸＩＭ      （１）
ここで、ＭＣＹＬは１回の吸気行程でシリンダＣＹＬ内に吸入された吸気ガスの量であるシリンダ内吸気ガス量（たとえばグラム）、ＣＯＸＩＭは吸気管ＩＭ内の吸気ガス中の酸素濃度である吸気管内酸素濃度をそれぞれ表している。シリンダＣＹＬ内に吸入された吸気ガス中の酸素濃度は吸気管内酸素濃度ＣＯＸＩＭに等しいので、シリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬをこのように表すことができる。
【００２６】
シリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬを求めるにはさまざまな方法がある。たとえば、吸気管ＩＭ内の吸気ガスについての状態方程式および吸気管ＩＭについてのエネルギ保存則に基づき、吸気管ＩＭ内の圧力ＰＩＭおよび吸気ガス温度ＴＩＭの関数としてシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬを推定することができる。この場合、吸気管ＩＭ内の圧力ＰＩＭは圧力センサ４１により検出することができ、吸気ガス温度ＴＩＭはたとえば、吸気管ＩＭについてのエネルギ保存則と、吸気管ＩＭの壁面との熱授受とを考慮して推定することができる。あるいは、吸気弁がちょうど閉弁したときの吸気管圧力ＰＩＭの一次関数としてシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬを求めることもできる。
【００２７】
一方、吸気管内酸素濃度ＣＯＸＩＭはＥＧＲ率Ｒを用いて次式（２）により算出される。
【００２８】
ＣＯＸＩＭ＝ＣＯＸＡＩＲ・（１−Ｒ）＋ＣＯＸＥＧＲｏｕｔ・Ｒ      （２）
ここで、ＣＯＸＡＩＲは新気中の酸素濃度である空気中酸素濃度（＝約０．２３３、定数）、ＣＯＸＥＧＲｏｕｔはＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内に流出したＥＧＲガス中の酸素濃度である流出ＥＧＲガス中酸素濃度をそれぞれ表している。
【００２９】
ＥＧＲ率Ｒはシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬに対する、シリンダＣＹＬ内に吸入されたＥＧＲガスの量であるシリンダ内ＥＧＲガス量ＭＥＧＲＣＹＬの比である。シリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬがシリンダＣＹＬ内に吸入された新気の量であるシリンダ内新気量ＭＡＩＲＣＹＬとシリンダ内ＥＧＲガス量ＭＥＧＲＣＹＬとの和（ＭＣＹＬ＝ＭＡＩＲＣＹＬ＋ＭＥＧＲＣＹＬ）であることを考えると、ＥＧＲ率Ｒは次のように表される。
【００３０】
Ｒ＝ＭＥＧＲＣＹＬ／ＭＣＹＬ
＝（ＭＣＹＬ−ＭＡＩＲＣＹＬ）／ＭＣＹＬ      （３）
シリンダ内新気量ＭＡＩＲＣＹＬはエアフローメータ４２によって検出され、シリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬは上述したように算出され、かくして式（３）からＥＧＲ率Ｒが算出される。そうすると、流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔがわかれば吸気管内酸素濃度ＣＯＸＩＭがわかり、したがってシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬがわかることになる。
【００３１】
ＥＧＲガスはシリンダＣＹＬ内から排気マニホルド１０内に排出された排気ガスの一部であるので、流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔは必ずしも一定ではなく、シリンダＣＹＬ内から排気マニホルド１０内に排出された排気ガス中の酸素濃度である排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸに応じて変動しうる。そこで本発明による第１実施例では、排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸを求め、この排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸに基づき流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔを求めるようにしている。
【００３２】
ここで、一つの気筒に着目すると、排気行程では対応するシリンダＣＹＬから排気マニホルド１０内に排気ガスが排出され、この排気行程に続く吸気行程では吸気管ＩＭ内の吸気ガスが当該シリンダＣＹＬ内に流入する。この場合、排気行程において排気マニホルド１０内に排出された排気ガス中の酸素濃度ＣＯＸＥＸを算出し、流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔがこの排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸに等しいものとして、この排気行程に続く吸気行程においてシリンダＣＹＬ内に吸入された吸気ガス中の酸素量ＭＯＸＣＹＬを算出するようにすると、次のような問題点が生ずる。
【００３３】
すなわち、図１に示される内燃機関では加速運転が開始されるとまず供給燃料量ＱＦが増量され、その結果排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸが急激に低下する。ところが、このとき実際にＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内に流出するＥＧＲガスは加速運転が開始される前に排気マニホルド１０内に排出された排気ガスであり、その酸素濃度は比較的高い。このため、上述のように算出されたシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬは実際のシリンダ内酸素量よりも少なくなっており、この少ないシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬに基づき算出されるスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴは正規のものよりも少なくなっている。その結果、加速運転の初期に供給燃料量ＱＦがこの少ないスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴに制限され、かくして機関出力トルクが好ましくなく制限されることになる。
【００３４】
この問題点は、ＥＧＲガスがＥＧＲ通路１８内に流入してから吸気管ＩＭ内に流出するまでの遅れを無視していることに起因する。そこで本発明による第１実施例では、この遅れを考慮して流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔを求めるようにしている。次に、流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔの具体的な算出方法を説明する。
【００３５】
いずれかの気筒で吸気行程が行われて吸気管ＩＭから対応するシリンダＣＹＬ内に吸気ガスが流入すると、スロットル弁７を介して吸気管ＩＭ内に新気が流入し、ＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内にＥＧＲガスが流出する。その結果、排気マニホルド１０からＥＧＲ通路１８内にＥＧＲガスが流入する。ここで、１回の吸気行程でＥＧＲ通路１８内に流入したＥＧＲガスをＥＧＲガス部分と称すると、吸気行程が行われる毎にＥＧＲ通路１８内にＥＧＲガス部分が一つずつ流入すると考えることができる。
【００３６】
この場合、ＥＧＲ通路１８内には、ＥＧＲ通路１８内に流入した順序でＥＧＲ通路１８の軸線方向に整列する複数のＥＧＲガス部分が存在すると考えることができる。すなわち、ｋ回目の吸気行程でＥＧＲ通路１８内に流入したＥＧＲガス部分をＰＥＧＲ（ｋ）で表すと、ｉ回目の吸気行程が行われた後には図６に示されるように、ＥＧＲ通路１８の入口部分１８ｉにＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｉ）が存在する。ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｉ）下流のＥＧＲ通路１８内には（ｉ−１）回目の吸気行程でＥＧＲ通路１８内に流入したＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｉ−１）が存在し、その下流にはＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｉ−２）が存在する。また、このときＥＧＲ制御弁１９に隣接するＥＧＲ通路１８の出口部分１８ｅには、ｊ回目（ｊ＜ｉ）の吸気行程でＥＧＲ通路１８内に流入したＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ）が存在し、その上流には（ｊ＋１）回目の吸気行程でＥＧＲ通路１８内に流入したＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋１）が存在する。さらに、その上流にはＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋２），ＰＥＧＲ（ｊ＋３）が順次存在する。
【００３７】
次いで、（ｉ＋１）回目の吸気行程が行われると、たとえば図７においてハッチングが付されたＥＧＲガス部分、すなわちＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ）と、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋１）と、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋２）の一部がＥＧＲ通路１８から流出する。その結果、図８に示されるようにＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋２）の残りがＥＧＲ通路１８の出口部分１８ｅまで進行し、その上流にはＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋３），ＰＥＧＲ（ｊ＋４）が順次位置するようになる。一方、ＥＧＲ通路１８の入口部分１８ｉにはＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｉ＋１）が位置し、その下流にはＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｉ），ＰＥＧＲ（ｉ−１）が順次位置するようになる。
【００３８】
このように、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）はＥＧＲ通路１８内に流入した順序を保ちながらＥＧＲ通路１８内を流通し、ＥＧＲ通路１８内に流入した順序でＥＧＲ通路１８から流出すると考えることができる。なお、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）ＥＧＲ通路１８内を流通する間に冷却装置２０（図１参照）により冷却されるので、ＥＧＲ通路１８の出口部分１８ｅ周りにおけるＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の体積はＥＧＲ通路１８の入口部分１８ｉ周りにおけるよりも減少する。
【００３９】
このように考えると、ＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内に流出したＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）を特定すると共に、特定されたＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）中の酸素濃度ＣＯＸＰＥＧＲ（ｋ）がわかれば、流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔがわかることになる。
【００４０】
まず、ＥＧＲガス部分中酸素濃度ＣＯＸＰＥＧＲ（ｋ）の算出方法について説明する。ＥＧＲ通路１８は通路長に対して断面積が十分に小さいので、ＥＧＲ通路１８内において各ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）は先行するＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ−１）や後続のＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ＋１）とほとんど混合しないと考えることができる。このため、ＥＧＲガス部分中酸素濃度ＣＯＸＰＥＧＲ（ｋ）はＥＧＲ通路１８内に流入してから吸気管ＩＭ内に流出するまでほぼ一定に維持されると考えることができる。したがって、ＥＧＲガス部分中酸素濃度ＣＯＸＰＥＧＲ（ｋ）はＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）がＥＧＲ通路１８内に流入した時点の排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸに一致する。
【００４１】
そこで本発明による第１実施例では、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）がＥＧＲ通路１８内に流入した時点での排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸを求め、この排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸをＥＧＲガス部分中酸素濃度ＣＯＸＰＥＧＲ（ｋ）として記憶するようにしている。
【００４２】
排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸはたとえば次のように算出される。すなわち、まず、燃焼で消費された酸素量である燃料消費酸素量が前回算出された供給燃料量ＱＦに基づいて算出され、前回算出されたシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬからこの燃焼消費酸素量だけ減算することにより排気ガス中の酸素量が算出される。次いで、この排気ガス中の酸素量を、前回算出された供給燃料量ＱＦを体積に変換したものとシリンダ容積ＶＣＹＬとの合計で除算することにより、今回の排気ガス中酸素濃度ＣＯＸＥＸが算出される。
【００４３】
さらに本発明による第１実施例では、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）がＥＧＲ通路１８内に流入した時点でのＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の体積ＶＰＥＧＲｉｎ（ｋ）および排気圧ＰＥＸも記憶される。すなわち、本発明による第１実施例では、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）がＥＧＲ通路１８内に流入した時点でのＥＧＲガス部分中酸素濃度ＣＯＸＰＥＧＲ（ｋ）と、体積ＶＰＥＧＲ（ｋ）と、排気圧ＰＥＸとがＲＡＭ３３内に逐次記憶される。したがって、一般的に言うと、ＥＧＲ通路１８内に流入した時点でのＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の状態を逐次求めて記憶しているということになる。
【００４４】
この場合、ＥＧＲ通路１８から流出したＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の状態を記憶しておく必要はなく、ＥＧＲ通路１８内に存在するＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）についての状態を記憶しておけば足りる。すなわち、図６および図７に示される例の場合には図９（Ａ）に示されるように、ＥＧＲ通路１８内に存在するＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ），…，ＰＥＧＲ（ｉ）の状態がＲＡＭ３３内に記憶されている。
【００４５】
次に、ＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内に流出したＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の特定方法を説明する。再び図５を参照すると、いずれかの気筒で吸気行程が行われて吸気管ＩＭから対応するシリンダＣＹＬ内に吸気ガスがシリンダ容積ＶＣＹＬ（既知の一定値）だけ流入すると、ＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内にＥＧＲガスが体積ＶＥＧＲｏｕｔだけ流出する。この体積ＶＥＧＲｏｕｔを体積流出ＥＧＲガス量と称すると、体積流出ＥＧＲガス量ＶＥＧＲｏｕｔはシリンダ容積ＶＣＹＬとＥＧＲ率Ｒの積として算出することができる（ＶＥＧＲｏｕｔ＝ＶＣＹＬ・Ｒ）。
【００４６】
その上で、体積流出ＥＧＲガス量ＶＥＧＲｏｕｔに見合う体積を有するＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）が、ＥＧＲ通路１８の出口部分１８ｅから順に特定される。ただし、上述したように、ＥＧＲ通路１８の出口部分１８ｅ周りにおけるＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の体積ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｋ）は入口部分１８ｉ周りにおける体積ＶＰＥＧＲｉｎ（ｋ）と異なっているので、体積ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｋ）を求める必要がある。本発明による第１実施例では、記憶されているＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の状態、冷却装置２０の冷却程度、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）がＥＧＲ通路１８から流出する時点でのＥＧＲ通路１８内の圧力すなわち圧力差（ＰＥＸ−ＰＩＭ）などに基づいて算出される。
【００４７】
図７に示される例では、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ）と、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋１）と、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋２）のうち割合ｐｔ（０＜ｐｔ≦１）が体積流出ＥＧＲガス量ＶＥＧＲｏｕｔに相当する。この場合、次式が成立している。
【００４８】
ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｊ）＋ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｊ＋１）
＋ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｊ＋２）・ｐｔ＝ＶＥＧＲｏｕｔ
言い換えると、この式を満たすＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）および割合ｐｔが決定される。
【００４９】
次いで、特定されたＥＧＲガス部分中の酸素濃度ＣＯＸＰＥＧＲ（ｋ）に、対応するＥＧＲガス部分の体積ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｋ）が体積流出ＥＧＲガス量ＶＥＧＲｏｕｔに占める割合（＝ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｋ）／ＶＥＧＲｏｕｔ）を乗算したものを合計して流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔが算出される。
【００５０】
図７に示される例では、流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔは次式から算出される。
【００５１】
ＣＯＸＥＧＲｏｕｔ
＝｛ＣＯＸＰＥＧＲ（ｊ）・ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｊ）
＋ＣＯＸＰＥＧＲ（ｊ＋１）・ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｊ＋１）
＋ＣＯＸＰＥＧＲ（ｊ＋２）・ＶＰＥＧＲｏｕｔ（ｊ＋２）・ｐｔ｝
／ＶＥＧＲｏｕｔ
このようにして流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔが算出されると、上述した式（２）から吸気管内酸素濃度ＣＯＸＩＭが算出され、上述した式（１）からシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬが算出される。
【００５２】
（ｉ＋１）回目の吸気行程の後にＥＧＲ通路１８内を満たしているのは、図８に示されるようにＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋２），…，ＰＥＧＲ（ｉ＋１）である。そこで、図９（Ｂ）に示されるように、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋２），…，ＰＥＧＲ（ｉ＋１）の状態が記憶されるように、ＲＡＭ３３内の記憶内容が更新される。この場合、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋２）のＥＧＲ通路１８内に流入した時点での体積ＶＰＥＧＲｉｎ（ｊ＋２）がＶＰＥＧＲｉｎ（ｊ＋２）・（１−ｐｔ）に書き換えられる。これは、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｊ＋２）のうち体積ＶＰＥＧＲｉｎ（ｊ＋２）・ｐｔに相当する分だけＥＧＲ通路１８から流出し、ＥＧＲ通路１８内に残留しているのは体積ＶＰＥＧＲｉｎ（ｊ＋２）・（１−ｐｔ）に相当する分だけだからである。
【００５３】
図１０は本発明による第１実施例における供給燃料量ＱＦの算出ルーチンを示している。このルーチンはたとえば１８０°クランク角毎の割り込みによって実行される。
【００５４】
図１０を参照すると、まずステップ１００では、シリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬを算出するためのシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンが実行される。このシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンは図１１に示されている（後述する）。続くステップ１０１では図３のマップを用いて要求燃料量ＱＦＤＭＤが算出される。続くステップ１０２では図４のマップを用いてスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴが算出される。続くステップ１０３では、要求燃料量ＱＦＤＭＤがスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴよりも多いか否かが判別される。ＱＦＤＭＤ＞ＱＦＬＭＴのときには次いでステップ１０４に進み、供給燃料量ＱＦがスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴとされる。これに対し、ＱＦＤＭＤ≦ＱＦＬＭＴのときには次いでステップ１０５に進み、供給燃料量ＱＦが要求燃料量ＱＦＤＭＤとされる。各燃料噴射弁１５からは供給燃料量ＱＦだけ燃料が噴射される。
【００５５】
図１１は本発明による第１実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンを示している。このルーチンは図１０のルーチンのステップ１００で実行される。
【００５６】
図１１を参照すると、まずステップ１１０では、シリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬが算出される。続くステップ１１１では、上述した式（３）からＥＧＲ率Ｒが算出される。続くステップ１１２では、ＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内に流出したＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）が特定される。続くステップ１１３では、流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔが算出される。続くステップ１１４では、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の状態が更新される。続くステップ１１５では、上述した式（２）から吸気管内酸素濃度ＣＯＸＩＭが算出される。続くステップ１１６では、上述した式（１）からシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬが算出される。
【００５７】
次に、本発明による第２実施例を説明する。本発明による第２実施例では、次式（４）に基づいてシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬが算出される。
【００５８】
ＭＯＸＣＹＬ＝ＭＯＸＡＩＲＣＹＬ＋ＭＯＸＥＧＲＣＹＬ      （４）
ここで、ＭＯＸＡＩＲＣＹＬはシリンダＣＹＬ内に吸入された新気中の酸素量であるシリンダ内新気中酸素量、ＭＯＸＥＧＲＣＹＬはシリンダＣＹＬ内に吸入されたＥＧＲガス中の酸素量であるシリンダ内ＥＧＲガス中酸素量をそれぞれ表している。
【００５９】
図１２に示されるように、いずれかの気筒で吸気行程が行われると、酸素濃度ＣＯＸＡＩＲの新気がスロットル弁７を介し新気量ＭＡＩＲだけ吸気管ＩＭ内に流入し、酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔのＥＧＲガスがＥＧＲ通路１８からＥＧＲガス量ＭＥＧＲｏｕｔだけ吸気管ＩＭ内に流出する。したがって、シリンダ内新気中酸素量ＭＯＸＡＩＲＣＹＬおよびシリンダ内ＥＧＲガス中酸素量ＭＯＸＥＧＲＣＹＬは次式（５），（６）からそれぞれ算出できる。
【００６０】
ＭＯＸＡＩＲＣＹＬ＝ＭＡＩＲ・ＣＯＸＡＩＲ      （５）
ＭＯＸＥＧＲＣＹＬ＝ＭＥＧＲｏｕｔ・ＣＯＸＥＧＲｏｕｔ      （６）
ここで、新気量ＭＡＩＲはエアフローメータ４２によって検出され、ＥＧＲガス量ＭＥＧＲｏｕｔはシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬおよびＥＧＲ率Ｒを用いて算出される（ＭＥＧＲｏｕｔ＝ＭＣＹＬ・Ｒ）。酸素濃度ＣＯＸＡＩＲは一定値であり、酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔは本発明による第１実施例と同様に算出される。
【００６１】
図１３は本発明による第２実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンを示している。このルーチンは図１０のルーチンのステップ１００で実行される。
【００６２】
図１３を参照すると、まずステップ１２０では、シリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬが算出される。続くステップ１２１では、上述した式（３）からＥＧＲ率Ｒが算出される。続くステップ１２２では、ＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内に流出したＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）が特定される。続くステップ１２３では、流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔが算出される。続くステップ１２４では、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の状態が更新される。続くステップ１２５では、上述した式（５）からシリンダ内新気中酸素量ＭＯＸＡＩＲＣＹＬが算出される。続くステップ１２６では、上述した式（６）からシリンダ内ＥＧＲガス中酸素量ＭＯＸＥＧＲＣＹＬが算出される。続くステップ１２７では、上述した式（１）からシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬが算出される。
【００６３】
本発明による第２実施例のその他の構成および作用は本発明による第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【００６４】
次に、図１４を参照しながら本発明による第３実施例を説明する。
【００６５】
吸気管ＩＭの容積ＶＩＭはシリンダ容積ＶＣＹＬよりも大きく、このため新気およびＥＧＲガスが吸気管ＩＭ内に流入してからシリンダＣＹＬ内に吸入されるまでに遅れがある。そこで本発明による第３実施例では、たとえば上述した本発明による第１実施例において、この遅れを考慮してシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬを算出するようにしている。この場合、ＥＧＲガスに着目すると、ＥＧＲガスが排気マニホルド１０からＥＧＲ通路１８内および吸気管ＩＭ内を順次流通してシリンダＣＹＬ内に吸入されるまでの遅れを考慮しているということになる。
【００６６】
いずれかの気筒で吸気行程が行われると、吸気管ＩＭ内の吸気ガスの一部がシリンダＣＹＬ内に吸入され、吸気管ＩＭ内には吸気ガス部分ＩＧｏｌｄが残存する。一方、このとき吸気管ＩＭ内には、スロットル弁７を介して新気部分ＡＩＲｎｅｗが流入し、ＥＧＲ制御弁１９を介してＥＧＲガス部分ＥＧＲｎｅｗが流入する。これら新気部分ＡＩＲｎｅｗおよびＥＧＲガス部分ＥＧＲｎｅｗは吸気管ＩＭ内に新たな吸気ガス部分ＩＧｎｅｗを形成すると考えることができる。
【００６７】
新気ガス部分ＡＩＲｎｅｗ中の酸素濃度は上述したＣＯＸＡＩＲ（既知の一定値）であり、ＥＧＲガス部分ＥＧＲｎｅｗ中の酸素濃度も上述したＣＯＸＥＧＲｏｕｔである。したがって、新たな吸気ガス部分ＩＧｎｅｗ中の酸素濃度ＣＯＸＩＭｎｅｗはＥＧＲ率Ｒを用いて次式（７）から算出することができる。
【００６８】
ＣＯＸＩＭｎｅｗ＝ＣＯＸＡＩＲ・（１−Ｒ）
＋ＣＯＸＥＧＲｏｕｔ・Ｒ      （７）
吸気行程が行われたときに吸気ガスがシリンダ容積ＶＣＹＬ（既知の一定値）だけ吸気管ＩＭからシリンダＣＹＬ内に吸入されるので、残存吸気ガスＩＧｏｌｄの体積は吸気管容積ＶＩＭ（既知の一定値）からシリンダ容積ＶＣＹＬを減算した結果に一致し、新たな吸気ガス部分ＩＧｎｅｗの体積はシリンダ容積ＶＣＹＬに一致する。そうすると、吸気行程が行われた後の吸気管ＩＭ内の吸気ガス中の酸素濃度、すなわち吸気管内酸素濃度ＣＯＸＩＭは次式（８）から算出できるということになる。
【００６９】
ＣＯＸＩＭ＝ＣＯＸＩＭｏｌｄ・（ＶＩＭ−ＶＣＹＬ）／ＶＩＭ
＋ＣＯＸＩＭｎｅｗ・ＶＣＹＬ／ＶＩＭ      （８）
ところで、上述したシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬの算出方法はシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬを間接的に求めあるいは推定するものである。このため、シリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬを精度よく算出することができないおそれがある。この場合、算出されたシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬが、エアフローメータ４２によって検出された新気量ＭＡＩＲよりも大きくなることはない。
【００７０】
そこで本発明による第３実施例では、算出されたシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬが検出された新気量ＭＡＩＲよりも多いときには、シリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬを次式（９）により再計算するようにしている。
【００７１】
ＭＯＸＣＹＬ＝ＭＡＩＲ・ＣＯＸＡＩＲ      （９）
すなわち、算出されたシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬが検出された新気量ＭＡＩＲよりも多いときには、シリンダＣＹＬ内に吸入される吸気ガスはすべて新気であるとみなしてシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬが再計算される。次いで、この再計算されたシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬに基づきスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴが算出される。
【００７２】
したがって、一般的に言うと、算出されたシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬの算出誤差が許容範囲を超えたか否かを判断し、算出誤差が許容範囲を越えたときにはエアフローメータ４２の出力に基づいてシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬを算出しているということになる。あるいは、算出誤差が許容範囲を越えたときには、算出されたシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬに基づくシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬまたはスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴの算出が禁止されるという見方もできる。
【００７３】
図１５は本発明による第３実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンを示している。このルーチンは図１０のルーチンのステップ１００で実行される。
【００７４】
図１５を参照すると、まずステップ１３０では、シリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬが算出される。続くステップ１３１では、上述した式（３）からＥＧＲ率Ｒが算出される。続くステップ１３２では、ＥＧＲ通路１８から吸気管ＩＭ内に流出したＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）が特定される。続くステップ１３３では、流出ＥＧＲガス中酸素濃度ＣＯＸＥＧＲｏｕｔが算出される。続くステップ１３４では、ＥＧＲガス部分ＰＥＧＲ（ｋ）の状態が更新される。続くステップ１３５では、上述した式（７）から新たな吸気ガス部分ＩＧｎｅｗ中の酸素濃度ＣＯＸＩＭｎｅｗが算出される。続くステップ１３６では、上述した式（８）から吸気管内酸素濃度ＣＯＸＩＭが算出される。続くステップ１３７では、上述した式（１）からシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬが算出される。
【００７５】
続くステップ１３８では、ステップ１３０で算出されたシリンダ内吸気ガス量ＭＣＹＬが、エアフローメータ４２によって検出された新気量ＭＡＩＲよりも多いか否かが判別される。ＭＣＹＬ≦ＭＡＩＲのときには処理サイクルを終了し、すなわちステップ１３７で算出されたシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬを用いてスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴが算出される。これに対し、ＭＣＹＬ＞ＭＡＩＲのときには次いでステップ１３９に進み、上述した式（９）からシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬが再計算される。この場合、ステップ１３９で再計算されたシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬを用いてスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴが算出される。
【００７６】
本発明による第３実施例のその他の構成および作用は本発明による第１実施例と同様であるので説明を省略する。なお、本発明による第３実施例を本発明による第２実施例と組み合わせることもできる。
【００７７】
次に、本発明による第４実施例を説明する。
【００７８】
これまで説明してきたように、シリンダＣＹＬ内に吸入された吸気ガス中には酸素がシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬだけ含まれている。このことは、シリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬと同量の酸素を含む空気がシリンダＣＹＬ内に吸入されたのと同じことである。
【００７９】
このシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬと同量の酸素を含む空気の量を等価シリンダ内空気量ＭＡＩＲＣＹＬ＊と称すると、本発明による第４実施例ではこの等価シリンダ内空気量ＭＡＩＲＣＹＬ＊からスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴを算出するようにしている。具体的には、スモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴが等価シリンダ内空気量ＭＡＩＲＣＹＬ＊および機関回転数ＮＥの関数として予め実験により求められており、図１６に示されるマップの形で予めＲＯＭ３２内に記憶されている。
【００８０】
これまで説明してきた各実施例と同様にシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬが算出され、次いでシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬに空気中酸素濃度ＣＯＸＡＩＲの逆数を乗算することにより等価シリンダ内空気量ＭＡＩＲＣＹＬ＊が算出される（ＭＡＩＲＣＹＬ＊＝ＭＯＸＣＹＬ・（１／ＣＯＸＡＩＲ））。次いで、図１６に示されるマップを用いてスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴが算出される。
【００８１】
このようにすると、ＥＧＲガスの供給が停止されているときに、エアフローメータ４２により検出される空気量からスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴを算出できる。すなわち、この場合にシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬを算出する必要がない。
【００８２】
図１７は本発明による第４実施例における供給燃料量ＱＦの算出ルーチンを示している。このルーチンはたとえば１８０°クランク角毎の割り込みによって実行される。
【００８３】
図１７を参照すると、まずステップ１４０では、シリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬを算出するためのシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンが実行される。このシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンは図１１、図１３、または図１５に示されている。続くステップ１４１では、等価シリンダ内空気量ＭＡＩＲＣＹＬ＊が算出される。続くステップ１４２では図３のマップを用いて要求燃料量ＱＦＤＭＤが算出される。続くステップ１４３では図１６のマップを用いてスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴが算出される。続くステップ１４４では、要求燃料量ＱＦＤＭＤがスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴよりも多いか否かが判別される。ＱＦＤＭＤ＞ＱＦＬＭＴのときには次いでステップ１４５に進み、供給燃料量ＱＦがスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴとされる。これに対し、ＱＦＤＭＤ≦ＱＦＬＭＴのときには次いでステップ１４６に進み、供給燃料量ＱＦが要求燃料量ＱＦＤＭＤとされる。各燃料噴射弁１５からは供給燃料量ＱＦだけ燃料が噴射される。
【００８４】
本発明による第４実施例のその他の構成および作用は本発明による第１実施例と同様であるので説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】内燃機関の全体図である。
【図２】要求燃料量ＱＦＤＭＤのマップを示す図である。
【図３】供給燃料量ＱＦとスモーク発生量ＱＳＭとの関係を表す線図である。
【図４】本発明による第１実施例のスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴのマップを示す図である。
【図５】本発明による第１実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬの算出方法を説明するための図である。
【図６】本発明による第１実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬの算出方法を説明するための図である。
【図７】本発明による第１実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬの算出方法を説明するための図である。
【図８】本発明による第１実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬの算出方法を説明するための図である。
【図９】本発明による第１実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬの算出方法を説明するための図である。
【図１０】本発明による第１実施例における供給燃料量ＱＦ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】本発明による第１実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１２】本発明による第２実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬの算出方法を説明するための図である。
【図１３】本発明による第２実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１４】本発明による第３実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬの算出方法を説明するための図である。
【図１５】本発明による第３実施例のシリンダ内酸素量ＭＯＸＣＹＬ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【図１６】本発明による第４実施例のスモーク限界燃料量ＱＦＬＭＴのマップを示す図である。
【図１７】本発明による第４実施例における供給燃料量ＱＦ算出ルーチンを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１ａ…気筒
１０…排気マニホルド
１５…燃料噴射弁
１８…ＥＧＲ通路
ＩＭ…吸気管
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2005299600.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005299600.tif 000012
【図１１】
2005299600.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
2005299600.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2005299600.tif 000017
【図１６】
2005299600.tif 000018
【図１７】
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